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RBCC可重复使用运载器上升段轨迹优化设计龚春林;韩璐【摘要】Since the multi-phase and multi-control-variable trajectory of the reusable launch vehicle ( RLV) which is coupled with the thrust powered by rocket based combined cycle (RBCC) is difficult to solve,the numerical optimization model and method based on Gauss Pseudospectral Method (CPM) were proposed,and the optimal-fuel ascent trajectory was obtained. Hie trajectory is divided into three phases powered by rocket,ramjet and scramjet in sequence. The angle of attack and fuel flow are control variables,and according to the trajectory mission,the ignition and work condition of the each mode,the optimization model was built,the terminal and path constraints were imposed. The optimal trajectory was solved by using GPM and the boundary control variables were solved by a special method. Compared with the result by traditional method,the optimization model and GPM can solve trajectory optimization problems effectively, and the optimal result accords with the characteristic of the RBCC-powered RLV and satisfies all the constraints.%针对火箭基组合动力(RBCC)可重复使用运载器(RLV)轨迹多段、多控制变量、推力与飞行轨迹耦合,飞行轨迹设计困难的问题,提出了基于高斯伪光谱方法的数值优化求解模型和求解方法,并获得满足要求的上升段燃料最省轨迹.将该轨迹分为3部分,分别由引射火箭、亚燃冲压和超燃冲压发动机提供动力,以攻角和燃料秒流量为控制变量,根据轨迹任务和各模态发动机启动及工作条件建立优化模型、设定各段末端和路径约束,利用高斯伪谱法求解最优轨迹并利用特殊方法计算边界控制变量.通过与传统方法所得轨迹的对比表明,所建立的优化模型和方法可快速求解出RBCC运载器上升段最优轨迹,优化结果符合RBCC运载器工作特点.【期刊名称】《固体火箭技术》【年(卷),期】2012(035)003【总页数】6页(P290-295)【关键词】火箭基组合动力;轨迹优化;高斯伪谱法【作者】龚春林;韩璐【作者单位】西北工业大学航天学院,西安710072;西北工业大学航天学院,西安710072【正文语种】中文【中图分类】V421.1火箭基组合动力装置(Rocket Based Combined Cycle，RBCC)可充分利用大气层中氧气而无需携带氧化剂，可大幅提高运载器载荷系数，综合比冲是现有火箭发动机的数倍，使人类更加廉价、频繁地进入太空成为可能，在空间运载领域备受关注。
天地往返可重复使用运载器再入飞行GNC系统关键技术张庆振;任章
【期刊名称】《航天控制》
【年(卷),期】2006(24)5
【摘要】天地往返可重复使用运载器(RLV)在未来天战中将扮演重要角色。
目前各军事大国围绕RLV的关键技术开展了广泛深入的研究。
再入飞行是RLV飞行任务的重要阶段,而制导、导航与控制(GNC)系统则是RLV的核心系统之一,是RLV再入飞行的“脑系统”。
本文分析了RLV在再入飞行阶段GNC系统的任务要求,明确其体系结构,分析GNC系统存在的问题,给出了深入研究GNC系统需要解决的关键技术和进一步研究的方向。
【总页数】4页(P27-30)
【关键词】可重复使用运载器;制导;导航与控制
【作者】张庆振;任章
【作者单位】北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】V448.2;V525
【相关文献】
1.一种可重复使用天地往返升力体飞行器概念及其气动布局优化设计研究 [J], 冯毅;刘深深;卢风顺;唐伟;黄勇;孙俊峰;桂业伟
2.空天飞行器翱翔天地间——谈重复使用运载器的发展与应用 [J], 杨勇;余梦伦
3.可重复使用天地往返飞行器中的多输入控制问题 [J], 黄頔;郝宇清;段志生
4.军事价值为先——关于有翼可重复使用天地往返飞行器的新认识 [J], 袁风
5.重复使用天地往返运载器飞行弹道计算研究 [J], 詹浩;孙得川;邓阳平
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Journal of Aerospace Science and Technology 国际航空航天科学, 2019, 7(2), 33-44Published Online June 2019 in Hans. /journal/jasthttps:///10.12677/jast.2019.72005Reusable Launch Vehicles and Its KeyTechnologiesJiaxi Liu1, Danghui Liu21Graduate School, Space Engineering University, Beijing2Department of Aerospace Science and Technology, Space Engineering University, BeijingReceived: May 8th, 2019; accepted: May 27th, 2019; published: Jun. 3rd, 2019AbstractReusable launch vehicle is one research hot spot of the future space launch vehicles development.The development review of reusable launch vehicles is briefly introduced firstly. And then, by the partially reusable launch vehicles including vertical take-off and horizontal landing, vertical take-off and landing, the fully reusable launch vehicles including combined power reusable carri-er, lift rocket powered reusable carrier, some key technologies are analyzed from structural de-sign, power design, heat protection design and flight control design. Finally, the proposals of fu-ture development of reusable launch vehicles are presented.KeywordsReusable Launch Vehicles, Structural Design, Power Design, Heat Protection Design, Flight Control Design可重复使用航天运载器及其关键技术刘佳玺1，刘党辉21航天工程大学研究生院，北京2航天工程大学宇航科学与技术系，北京收稿日期：2019年5月8日；录用日期：2019年5月27日；发布日期：2019年6月3日摘要可重复使用航天运载器是目前航天运载器发展的一个研究热点。
基于反馈线性化的可重复使用运载器上升段闭环制导
贺成龙;陈欣;黄一敏
【期刊名称】《南京航空航天大学学报》
【年(卷),期】2010(042)006
【摘要】可重复使用运载器上升段轨迹跟踪是通过姿态跟踪间接实现的,采用开环制导方式,气动或者推力的不确定性可能会导致轨迹末端高度偏差较大,因此研究一种合适的闭环制导方式是非常必要的.本文采用基于输入输出反馈线性化的技术设计上升段标准轨道的跟踪方法,结合上升段飞行特点,动力爬升段和无动力爬升段分别通过反馈线性化技术将高度转化成与俯仰角和迎角的线性关系,然后通过线性系统技术设计闭环制导律,易于工程实现.非线性仿真结果表明,设计的制导策略能很好地实现轨迹跟踪.
【总页数】5页(P722-726)
【作者】贺成龙;陈欣;黄一敏
【作者单位】南京航空航天大学自动化学院,南京,210016;南京航空航天大学自动化学院,南京,210016;南京航空航天大学自动化学院,南京,210016
【正文语种】中文
【中图分类】V249
【相关文献】
1.基于反馈线性化及滑模控制的俯冲机动制导方法 [J], 朱建文;刘鲁华;汤国建;包为民
2.一种基于反馈精确线性化的空间拦截末制导律 [J], 李君龙;胡恒章
3.基于反馈线性化的制导炮弹弹道控制系统设计 [J], 杨荣军;王良明;孙瑞胜
4.基于hp-自适应伪谱法的高超声速飞行器上升段闭环制导研究 [J], 王荔豪;杨凯;王妮芝;马菲;刘叙含
5.基于奇异摄动与反馈线性化的滑翔制导律 [J], 胡锡精;严卫钢;黄雪梅
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科学思维看可重复使用火箭：猎鹰9号打通并不仅仅是火箭领域#寻找真知派##科学思维看百态#出品：太空伊卡洛斯美国太空探索技术公司（SpaceX）利用“猎鹰”-9V1.1运载火箭多次在卡纳维拉尔角成功发射“龙”式货运飞船，“猎鹰”-9V1.1运载火箭在外观上与此前的“猎鹰”-9版本存在不同之处，最为典型的就是增加的可收放的着陆支架，起飞时着陆支架贴着火箭第一级发动机外壁上，进入降落持续后开始展开。
根据“猎鹰”-9V1.1的标准降落程序，第一级发动机“隼”-1D液氧煤油发动机关机后开始级间分离，在此后的3分钟左右时间内重新启动发动机，第一次启动“隼”-1D后溅落的第一级发动机开始减速，关键目的在于初始段引导到向位于卡纳维拉尔角以东数百公里半径内的海面，当第二次重启后将控制第一级发动机的滚转速率，使其停止滚转并控制好溅落姿态，使箭体与海面保持相对垂直。
图注：“猎鹰”-9V1.1运载火箭使用了全新的可收放着陆支架图注：“蚱蜢”火箭验证第一级发动机垂直降落可重复使用运载火箭需要有优异的发动机“猎鹰”-9V1.1运载火箭在本次发射任务表现出较好的状态，尤其是着陆支架在起飞过程中并没有影响火箭的姿态，在第一级返回溅落过程中“隼”-1D发动机的稳定性极佳，实现了两次重启，同时还完成了对第一级下落姿态的控制。
“猎鹰”-9V1.1比此前的基础型号长度更长，而且有效载荷能力也有较大的提升，但任务模式与此前是一致的，都是为国际空间站运送货物，发射工位也都在位于佛罗里达州的卡纳维拉尔角基地，“猎鹰”-9V1.1的第一级为“隼”-1D发动机，其动力构成与太空探索技术公司测试的“蚱蜢”火箭一样，但与标准型的“猎鹰”-9有区别，后者使用了“隼”-1C发动机。
“隼”-1D发动机的垂直返回技术已经在“蚱蜢”火箭上进行了测试。
2012年9月，SpaceX公司在得克萨斯州的试验场进行了“蚱蜢”火箭的首次试飞，高度达到1.8米，悬空时间为3秒左右，验证了火箭垂直起降达的可能性，首秀表演非常成功。
可重复使用运载器的上升段轨迹线设计贺成龙;陈欣;杨一栋【摘要】可重复使用运载器的上升段飞行过程较为复杂,其轨迹线设计是一个多约束的非线性规划问题,优化求解较为困难.为形成较为实用的上升段轨迹线设计策略,将上升段分成投放分离段、拉起点火段、动力爬升段和无动力爬升段四段进行分析设计.通过各段运动特点的分析,各段采用不同的轨迹策略,确定所需要设计的参数及其范围,将各种物理约束及末端条件约束转换成适应度函数,最后将轨迹优化问题转化成设计参数的寻优问题,通过具有很强非线性搜索能力的粒子群优化算法对参数进行优化求解.结果表明,设计的轨迹线能很好地满足任务指标.【期刊名称】《系统工程与电子技术》【年(卷),期】2010(032)005【总页数】4页(P1034-1037)【关键词】可重复使用运载器;上升段;轨迹线设计;粒子群优化算法【作者】贺成龙;陈欣;杨一栋【作者单位】南京航空航天大学自动化学院,江苏,南京,210016;南京航空航天大学自动化学院,江苏,南京,210016;南京航空航天大学自动化学院,江苏,南京,210016【正文语种】中文【中图分类】V2490 引言可重复使用运载器(reusable launch vehicles,RLV)是空天飞行器发展的一部分,可重复使用运载器的发展在军事上将成为未来空天攻防对战、争取战略主动权的重要手段。
上升段是可重复运载器的任务飞行初始阶段,针对空中投放发射的可重复使用运载器,其上升段飞行阶段可以划分为分离、点火拉起、动力爬升、无动力爬升4个阶段,例如美国的X-34。
上升段的任务飞行示意图如图1所示。
图1 上升段飞行示意图可重复使用运载器由母机携带至大气上层,获得预定飞行速度后分离脱落或投放,进行无动力下滑飞行,安全分离后,建立点火姿态角,进行点火,由发动机助推爬升,发动机停车后进行无动力爬升,最终达到任务目标点。
上升段轨迹线设计就是为可重复运载器从投放点到目标点提供安全和优化的飞行路径,国内在上升段轨迹设计方面研究较少[1],国外在轨迹线设计方面,多采用极小值原理和非线性规划进行优化求解[2-5],但缺少对各飞行阶段特点的分析,并形成物理概念较为明确的设计方法,例如文献[5]中采用遗传算法进行轨迹优化求解时就将飞行器本体看成黑盒。
2010年第6期 导 弹 与 航 天 运 载 技 术 No.6 2010 总第310期 MISSILES AND SPACE VEHICLESSum No.310收稿日期：2009-12-16；修回日期：2010-02-04作者简介：康开华（1977-），男，工程师，主要从事航天科技信息研究工作文章编号：1004-7182(2010)06-0053-04英国未来的SKYLON 可重复使用运载器康开华，丁文华（北京航天长征科技信息研究所，北京，100076）摘要：SKYLON是英国20世纪90年代提出的一种采用涡轮火箭发动机为动力的水平起降、单级入轨运载器，其新颖的轻质结构设计是在吸取了HOTOL 可重复使用运载器的经验教训基础上完成的。
详述SKYLON 的设计方案和采用的“佩刀”（SARBE ）发动机方案。
关键词：重复使用运载器；SKYLON ；“佩刀”发动机 中图分类号：V475 文献标识码：ABritish Future SKYLON Reusable Launch VehicleKang Kaihua, Ding Wenhua(Beijing Aerospace Long March Scientific and Technical Information Institute, Beijing, 100076)Abstract: SKYLON is a British single-stage-to-orbit fully reusable spaceplane. It is based on SABRE, a hybrid airbreathing/rocket engine, which allows conventional aircraft-like horizontal takeoff and landing. The design work started in 1990s on the basis of the design of HOTOL. In this paper, the SKYLON design concept and its SABRE are given in detail.Key Words: Reusable launch vehicle; SKYLON; SABRE0 概 述SKYLON 可重复使用运载器的设计目的主要是降低进入空间的成本。
